(57)【要約】  システムが領域を断続的に照射し、断続的に照射された領域からの光を検出して検出信号を形成し、その検出信号を復調器で処理することができる。復調器は、検出信号を受ける入力部を有するコンデンサと、接続点でコンデンサの出力部に接続された入力部を有する抵抗器と、領域が照射されていない間は接続点を接地接続するスイッチとを含んでよい。抵抗器の出力部は、領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の検出信号である出力信号を生成し、領域が照射されていない間は時不変接地信号を生成することができる。そのような復調器は、背景光、入力バイアスに関連したオペアンプのオフセット、フォトダイオードの１／ｆノイズ、及び暗電流などの低周波ノイズ源の影響を減少させることができる。
2019502424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時変入力信号を受けるように構成された入力部を有するコンデンサであって、前記時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力である、コンデンサと、
接続点で前記コンデンサの出力部に電気的に接続された入力部を有する抵抗器であって、時変出力信号を生成するように構成された出力部を有する、抵抗器と、
前記領域が照射されていない間は前記接続点を接地接続するように構成されたスイッチとを備え、
前記時変出力信号は、前記領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の前記時変入力信号であり、前記領域が照射されていない間は時不変接地信号である、システム。
【請求項２】
照射トリガ電圧が特定の閾値電圧を超えた場合に、前記領域は照射され、
前記スイッチは、前記照射トリガ電圧が前記特定の閾値電圧より低い場合に、前記接続点を接地接続するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記照射トリガ電圧を生成するように構成された制御装置をさらに備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記照射トリガ電圧は、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記パルスは、立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記パルスは、継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
断続的に照射される前記領域を断続的に照射するために配置された発光ダイオードをさらに備え、
前記制御装置はさらに、前記制御装置が前記照射トリガ電圧を前記特定の閾値電圧より小さい第１の電圧から前記特定の閾値電圧より大きい第２の電圧に切り換えるときに、前記発光ダイオードをオンにするように構成され、
前記制御装置はさらに、前記制御装置が前記照射トリガ電圧を前記第２の電圧から前記第１の電圧に切り換えるときに、前記発光ダイオードをオフにするように構成される、請求項３から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
断続的に照射される前記領域からの前記光を検出するように構成された前記フォトダイオードをさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記フォトダイオードからの光電流を増幅し、前記時変入力信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
一定のＤＣ電圧を前記トランスインピーダンス増幅器に供給するように構成された基準電圧源をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記時変出力信号を増幅して、増幅された時変出力信号を生成するように構成された二次利得段をさらに備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記制御装置はさらに、増幅された前記時変出力信号を受けるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
断続的に照射される領域を断続的に照射するために配置された発光ダイオードと、
照射トリガ電圧を特定の閾値電圧より小さい第１の電圧から前記特定の閾値電圧より大きい第２の電圧に切り換えることで、前記発光ダイオードをオンにするように構成された制御装置であって、前記制御装置はさらに、前記照射トリガ電圧を前記第２の電圧から前記第１の電圧に切り換えることで、前記発光ダイオードをオフにするように構成される、制御装置と、
断続的に照射される前記領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードと、
前記フォトダイオードからの光電流を増幅して、時変入力信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器と、
前記照射トリガ電圧及び前記時変入力信号を受け、時変出力信号を生成するように構成された復調器であって、前記時変出力信号は、前記領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の前記時変入力信号であり、前記領域が照射されていない間は時不変接地信号である、復調器と、
前記時変出力信号を増幅して、増幅された時変出力信号を生成するように構成された二次利得段とを備え、
前記制御装置はさらに、増幅された前記時変出力信号を受けるように構成される、システム。
【請求項１４】
一定のＤＣ電圧を前記トランスインピーダンス増幅器に供給するように構成された基準電圧源をさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記復調器は、
前記時変入力信号を受けるように構成された入力部を有するコンデンサと、
接続点で前記コンデンサの出力部に電気的に接続された入力部を有する抵抗器であって、前記時変出力信号を生成するように構成された出力部を有する、抵抗器と、
前記領域が照射されていない間は前記接続点を接地接続するように構成されたスイッチとを含む、請求項１３又は１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記照射トリガ電圧は、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含み、
前記パルスは、立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記パルスは、継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
時変入力信号を受ける段階であって、前記時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力である、段階と、
前記領域が照射されている間は前記時変入力信号を高域フィルタリングする段階と、
前記領域が照射されていない間は前記時変入力信号を接地する段階と、
前記領域が照射されている間は前記高域フィルタリングされた状態の前記時変入力信号を含む時変出力信号を生成し、前記領域が照射されていない間は接地電圧を生成する段階とを備える、方法。
【請求項１９】
断続的に照射される前記領域への照射は、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記パルスは、立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記パルスは、継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
時変入力信号を受けるための手段であって、前記時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力である、手段と、
前記領域が照射されている間は前記時変入力信号を高域フィルタリングするための手段と、
前記領域が照射されていない間は前記時変入力信号を接地するための手段と、
前記領域が照射されている間は前記高域フィルタリングされた状態の前記時変入力信号を含む時変出力信号を生成し、前記領域が照射されていない間は接地電圧を生成するための手段とを備える、システム。
【請求項２３】
断続的に照射される前記領域への照射は、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記パルスは、立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記パルスは、継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項２４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本文書は、限定はしないが、概して光検出器からの信号を処理するための回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
光センシングを用い、被験者の皮膚を通じて心拍数を測定する技術がある。例えば、光電式容積脈波記録法では、発光ダイオードが皮膚表面の領域を照射することができ、フォトダイオードが、心拍と同期する脈動信号を得るために、皮膚表面下の血管から反射した光の微小な変化を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
必ずしも縮尺に合わせて描かれてはいない図面において、同じ数字は同様のコンポーネントを異なる見方で説明し得る。異なる添字を有する同じ数字は、同様のコンポーネントの異なる例を表し得る。これらの図面は概して、限定はしないが例として、本文書で論じられる様々な実施形態を例示する。
【図１】いくつかの実施形態による復調器回路の一例を示す回路図である。
【図２】いくつかの実施形態による、図１の復調器を含む照射／検出システムの一例を示すブロック図である。
【図３】いくつかの実施形態による、図２の照射／検出システムと共に用いられ得る基準電圧源回路の一例を示す回路図である。
【図４】いくつかの実施形態による、図２の照射／検出システムと共に用いられ得るトランスインピーダンス増幅器回路の一例を示す回路図である。
【図５】いくつかの実施形態による、図２の照射／検出システムと共に用いられ得る復調器回路の一例を示す回路図である。
【図６】いくつかの実施形態による、図２の照射／検出システムと共に用いられ得る二次利得段回路の一例を示す回路図である。
【図７】いくつかの実施形態による、図１の復調器と共に用いられ得る方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
ウェアラブル心拍数モニタなどのシステムが、着用者の皮膚などの領域に照射し、照射された領域からの光を検出して検出信号を形成し、その検出信号から心拍数などの測定値を求めることができる。検出信号を処理する場合に、低周波ノイズが障害となる場合がある。例えば、検出信号から心拍数を求めるように設計された心拍数モニタでは、検出信号に含まれる低周波ノイズが原因で、心拍数モニタの回路が心拍数を求める間に余計な電力を費やすことがあり、場合によっては、求めた心拍数に誤りが生じることがある。
【０００５】
いくつかの例において、システムが、時不変照射やゆっくりと変化する照射を提供するのではなく、断続的に領域を照射することの方が有益である場合がある。そのようなシステムは、検出信号に含まれる低周波成分を除去する又は減衰させることで、検出信号を高域フィルタリングすることができる。断続的照射と検出信号の高域フィルタリングとの組み合わせは、低周波ノイズの影響を減少させることに役立ち得る。例えば、検出信号から低周波ノイズを除去すると、検出信号から心拍数を求める処理回路の計算要件を減少させることができる。さらに、いくつかの例において、領域が照射されていない間は、フォトダイオードから生成される信号を時不変信号に置き換えることが有益である場合がある。これによりさらに、検出信号から心拍数を求める処理回路の計算要件を減少させることができ、場合によっては、求める心拍数の精度を改善することができる。
【０００６】
いくつかの例において、システムが領域を断続的に照射し、断続的に照射された領域からの光を検出して検出信号を形成し、その検出信号を復調器で処理することができる。復調器は、検出信号を受ける入力部を有するコンデンサと、接続点でコンデンサの出力部に接続された入力部を有する抵抗器と、領域が照射されていない間は接続点を接地接続するスイッチとを含んでよい。抵抗器の出力部は、領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の検出信号である出力信号を生成し、領域が照射されていない間は時不変接地信号を生成することができる。そのような復調器は、背景光、入力バイアスに関連したオペアンプのオフセット、フォトダイオードの１／ｆノイズ、及び暗電流などの低周波ノイズ源の影響を減少させることができる。
【０００７】
図１は、いくつかの実施形態による復調器回路１００の一例を示す回路図である。復調器回路１００は、より大きなシステム（図２で示され後述される）の一部であってよい。図１の復調器回路１００は単なる１つの例であり、他の好適な復調器回路が用いられてもよい。
【０００８】
コンデンサ１０２は、時変入力信号１０６を受けるように構成された入力部１０４を有してよい。時変入力信号１０６は、断続的に照射された領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力であってよい。以下の図２は、好適なフォトダイオード及び増幅器の一例を示し、これらは、図１の復調器回路１００と共に用いられてよい。いくつかの例において、照射トリガ電圧１２４が特定の閾値電圧１２６を超えた場合に、領域が照射される。下記の図２は、好適な照射トリガ電圧１２４を生成し得る好適な制御装置の一例を示す。
【０００９】
抵抗器１０８は、接続点１１４でコンデンサ１０２の出力部１１２に電気的に接続された入力部１１０を有してよい。抵抗器１０８は、時変出力信号１１８を生成するように構成された出力部１１６を有してよい。抵抗器１０８及びコンデンサ１０２は、時変入力信号１０６と時変出力信号１１８との間で直列に接続されてよい。
【００１０】
領域が照射されていない間は、スイッチ１２０が接続点１１４を接地１２２に接続してよい。いくつかの例において、スイッチ１２０は、照射トリガ電圧１２４が特定の閾値電圧１２６より低い場合に、接続点１１４を接地１２２に接続してよい。他の実施例において、スイッチ１２０は、照射トリガ電圧１２４が特定の閾値電圧１２６より低いのではなく、それを超えた場合に、接続点１１４を接地１２２に接続してよい。
【００１１】
時変出力信号１１８は、領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の時変入力信号１０６であってよく、領域が照射されていない間は時不変接地信号であってよい。
【００１２】
いくつかの例において、照射トリガ電圧１２４は、３ボルトなどの比較的高い電圧と０ボルトなどの比較的低い電圧との間をトグルする一連のパルスを含んでよい。これらの値は、電圧値の単なる数値例であり、他の好適な電圧が用いられてもよい。いくつかの例において、特定の閾値電圧１２６は、比較的高い電圧と比較的低い電圧との間にくるように選択されてよく、それは、比較的高い電圧と比較的低い電圧との中間などである。例えば、比較的高い電圧が３ボルトであり、比較的低い電圧が０ボルトである例では、特定の閾値電圧１２６は１．５ボルトに選択されてよい。これは単なる１つ数値例であり、他の好適な数値が用いられてもよい。
【００１３】
いくつかの例において、照射トリガ電圧１２４は、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含んでよい。いくつかの例において、これらのパルスは、立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しくてよい。いくつかの例において、これらのパルスは、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しくてよい。いくつかの例において、これらのパルスは、継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しくてよい。いくつかの例において、これらの数値は、人である被験者の心拍数を求めるのに用いられてよく、その心拍数は、典型的には、５０〜２００回／分の範囲である。これらの数値は単なる例であり、任意の他の好適な数値が用いられてもよい。
【００１４】
図２は、いくつかの実施形態による、図１の復調器を含む照射／検出システム２００の一例を示すブロック図である。図２の照射／検出システム２００は、図１の復調器を含み得るシステムの単なる１つの例であり、他の好適なシステム及び他の好適な復調器が用いられてもよい。
【００１５】
照射／検出システム２００は、ハウジング２０２を含んでよい。いくつかの例において、ハウジング２０２は、人が着用できる時計などのハウジングであってよい。ハウジング２０２は、後述される様々な光コンポーネント及び電気コンポーネントを取り囲んでよい。いくつかの例において、ハウジング２０２はディスプレイを含んでよく、照射／検出システム２００は、そのディスプレイ上に、数値情報などで心拍数を視覚的に表示してよい。いくつかの例において、ハウジング２０２は、１つ若しくは複数の無線送信機及び／又は１つ若しくは複数の無線受信機を含んでよく、それらを通じて、照射／検出システム２００は、無線ネットワーク及び／又は１つ若しくは複数の他の無線装置と通信してよい。いくつかの例において、ハウジング２０２は、少なくとも１つのバッテリ（不図示）と、任意選択で少なくとも１つの有線ポート又は無線ポートを含んでよく、このポートを通じてバッテリが充電されてよい。
【００１６】
照射／検出システム２００は制御装置２０４を含んでよい。制御装置２０４は、プロセッサと、メモリと、メモリに格納された命令とを含んでよく、これらの命令は、プロセッサによって実行された場合に、プロセッサが照射／検出システム２００内の他のコンポーネント（後述される）と通信し、データ信号から心拍数を求め、求めた心拍数を任意選択でディスプレイに表示し、求めた心拍数を任意選択でネットワーク又は他の装置へ伝達できるようにする。
【００１７】
制御装置２０４は、照射制御信号２０６を生成してよく、これによって発光ダイオード２０８が制御されてよい。制御装置２０４は、照射制御信号２０６を、発光ダイオード２０８がオンになる場合に第１の電圧に設定してよく、また発光ダイオード２０８がオフになる場合に第２の電圧に設定してよい。いくつかの例において、照射制御信号２０６は、照射トリガ電圧１２４から分離されてよい。他の例において、制御装置２０４は、照射トリガ電圧１２４から独立して照射制御信号２０６を生成してよい。
【００１８】
発光ダイオード２０８は、断続的に照射される領域を断続的に照射するために、ハウジング２０２から外へ光２１０を方向づけるようにハウジング２０２の内部に配置されてよい。いくつかの例において、発光ダイオード２０８は、４９５ｎｍと５７０ｎｍとの間に中心波長を有する電磁気スペクトルの緑色部分の光２１０を放射するが、他の好適な波長又は波長域が用いられてもよい。いくつかの例において、要素２０８は、複数の発光ダイオードを含んでよく、任意選択で、複数の発光ダイオードのうち少なくとも２つが、異なる中心波長で光２１０を放射する状態になる。
【００１９】
フォトダイオード２１４が、断続的に照射される領域から反射及び／又は散乱された光２１２を検出するように、ハウジング２０２の内部に配置されてよい。フォトダイオード２１４は、フォトダイオード２１４に入射する光パワーの時変量に応じて、時変光電流２１６を生成してよい。フォトダイオード２１４は、好適なバイアス電圧でバイアスされてよい。
【００２０】
トランスインピーダンス増幅器２２６が、フォトダイオード２１４からの光電流２１６を増幅し、復調器１００を駆動する時変入力信号１０６を生成してよい（図１を参照）。基準電圧源２２２が、一定の直流（ＤＣ）電圧２２４をトランスインピーダンス増幅器２２６に供給してよい。
【００２１】
復調器１００（図１を参照）は、照射トリガ電圧１２４及び時変入力信号１０６を受けてよく、時変出力信号１１８を生成してよい。時変出力信号１１８は、領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の時変入力信号１０６を含んでよく、領域が照射されていない間は時不変接地信号を含んでよい。
【００２２】
二次利得段２２８が、時変出力信号１１８を増幅して、増幅された時変出力信号２２０を生成してよい。二次利得段２２８は、ダウンストリーム処理のために、増幅された時変出力信号２２０を制御装置２０４へ送ってよい。
【００２３】
基準電圧源２２２、トランスインピーダンス増幅器２２６、復調器１００、及び二次利得段２２８は、共にグループ化されて増幅器２１８を形成してよい。いくつかの例において、そのような増幅器２１８は、チップ上に専用回路として形成されてよく、チップ外の要素から光電流２１６及び照射トリガ電圧１２４を受けてよく、増幅された時変出力信号２２０を制御装置２０４へ送ってよい。
【００２４】
図３〜図６は、いくつかの実施形態による、図２の照射／検出システムと共に用いられ得る回路の一例を示す回路図である。図３〜図６に示される基準電圧源３２２、トランスインピーダンス増幅器４２６、復調器５００、及び二次利得段６２８はそれぞれ、図２に示される基準電圧源２２２、トランスインピーダンス増幅器２２６、復調器１００、及び二次利得段２２８の回路の非限定的な例を提供することが意図されている。
【００２５】
図３は、いくつかの実施形態による、図２の照射／検出システムと共に用いられ得る基準電圧源回路３２２の一例を示す回路図である。Ｃ＿ＲＥＦは、基準電圧源用のコンデンサであり、３３ｐＦ又は別の好適な値のキャパシタンスを有してよい。Ｒ＿ＲＥＦ＿１は、基準電圧源用の第１の抵抗器であり、１ＭΩ又は別の好適な値の抵抗を有してよい。Ｒ＿ＲＥＦ＿２は、基準電圧源用の第２の抵抗器であり、２００ｋΩ又は別の好適な値の抵抗を有してよい。ＶＤＤは、電源電圧であり、３ボルトの値又は別の好適な値を有してよい。ＳＤは、シャットダウン信号である。
【００２６】
図４は、いくつかの実施形態による、図２の照射／検出システムと共に用いられ得るトランスインピーダンス増幅器回路４２６の一例を示す回路図である。Ｃ＿ＴＩＡは、トランスインピーダンス増幅器用のコンデンサであり、１５ｐＦ又は別の好適な値のキャパシタンスを有してよい。Ｒ＿ＴＩＡは、トランスインピーダンス増幅器用の抵抗器であり、２５６ｋΩ又は別の好適な値の抵抗を有してよい。ＰＤ＿ＴＯＰは、フォトダイオード（ＰＤ）によって生成される光電流である。ＶＤＤは、電源電圧であり、３ボルトの値又は別の好適な値を有してよい。ＳＤは、シャットダウン信号である。
【００２７】
図５は、いくつかの実施形態による、図２の照射／検出システムと共に用いられ得る復調器回路５００の一例を示す回路図である。Ｃ＿ＣＯＵＰは、復調器用のコンデンサであり、１ｎＦ又は別の好適な値のキャパシタンスを有してよい。Ｒ＿ＣＯＵＰは、復調器用の抵抗器であり、１００ｋΩ又は別の好適な値の抵抗を有してよい。ＳＷはスイッチであり、スイッチが閉じている場合に５０Ω又は別の好適な値の抵抗を有し、スイッチが閉じている場合に１００ＭΩ又は別の好適な値の抵抗を有する。ＳＷは、−０．５ボルト又は別の好適な値の閾値電圧（Ｖｔ）に応答し、０．０５ボルト又は別の好適な値の接地電圧Ｖｈを有する。
【００２８】
図６は、いくつかの実施形態による、図２の照射／検出システムと共に用いられ得る二次利得段回路６２８の一例を示す回路図である。Ｃ＿ＧＡＩＮ２は、二次利得段用のコンデンサであり、２００ｐＦ又は別の好適な値のキャパシタンスを有してよい。Ｒ＿ＧＡＩＮ２＿１は、二次利得段用の第１の抵抗器であり、１ｋΩ又は別の好適な値の抵抗を有してよい。Ｒ＿ＧＡＩＮ２＿２は、二次利得段用の第２の抵抗器であり、５ｋΩ又は別の好適な値の抵抗を有してよい。ＶＤＤは、電源電圧であり、３ボルトの値又は別の好適な値を有してよい。ＳＤは、シャットダウン信号である。
【００２９】
抵抗、キャパシタンス、電圧、及び部品番号のあらゆる数値は、非限定的な例として用いられることが意図されており、抵抗、キャパシタンス、電圧、及び／又は部品番号の他の好適な値が用いられてもよい。
【００３０】
図７は、いくつかの実施形態による、図１の復調器と共に用いられ得る方法７００の一例を示すフローチャートである。方法７００は、他の復調器と共に用いられてもよい。方法７００は、図１の復調器と共に用いられ得る方法の単なる１つの例であり、他の好適な方法が用いられてもよい。
【００３１】
オペレーション７０２で、復調器は、１０６（図１）などの時変入力信号を受けてよい。時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力であってよい。
【００３２】
オペレーション７０４で、復調器は、領域が照射されている間は時変入力信号を高域フィルタリングしてよい（例えば、時変入力信号から低周波成分を除去してよい）。
【００３３】
オペレーション７０６で、復調器は、領域が照射されていない間は時変入力信号を接地してよい。
【００３４】
オペレーション７０８で、復調器は、領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の時変入力信号を含む時変出力信号を生成し、領域が照射されていない間は接地電圧を生成してよい。
【００３５】
以下の非限定的な実施例の列挙によってさらに、断続的に照射された領域からの信号の復調に用いるのに好適な本システム及び本方法が例示され得る。
【００３６】
実施例１において、システムが、時変入力信号を受けるように構成された入力部を有するコンデンサであって、上記時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力である、コンデンサと、接続点で上記コンデンサの出力部に電気的に接続された入力部を有する抵抗器であって、時変出力信号を生成するように構成された出力部を有する、抵抗器と、上記領域が照射されていない間は上記接続点を接地接続するように構成されたスイッチとを含んでよく、上記時変出力信号は、上記領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の上記時変入力信号であり、上記領域が照射されていない間は時不変接地信号である。
【００３７】
実施例２において、実施例１に記載のシステムは任意選択で、照射トリガ電圧が特定の閾値電圧を超えた場合に、上記領域が照射されるように構成されてよく、上記スイッチは、上記照射トリガ電圧が上記特定の閾値電圧より低い場合に、上記接続点を接地接続するように構成されてよい。
【００３８】
実施例３において、実施例１から２のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記照射トリガ電圧を生成するように構成された制御装置をさらに含むように構成されてよい。
【００３９】
実施例４において、実施例１から３のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記照射トリガ電圧が、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含むように構成されてよい。
【００４０】
実施例５において、実施例１から４のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記パルスの立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しいように構成されてよい。
【００４１】
実施例６において、実施例１から５のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記パルスの継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しいように構成されてよい。
【００４２】
実施例７において、実施例１から６のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、断続的に照射される上記領域を断続的に照射するために配置された発光ダイオードをさらに含むように構成されてよく、上記制御装置はさらに、上記制御装置が上記照射トリガ電圧を上記特定の閾値電圧より小さい第１の電圧から上記特定の閾値電圧より大きい第２の電圧に切り換えるときに、上記発光ダイオードをオンにするように構成され、上記制御装置はさらに、上記制御装置が上記照射トリガ電圧を上記第２の電圧から上記第１の電圧に切り換えるときに、上記発光ダイオードをオフにするように構成されてよい。
【００４３】
実施例８において、実施例１から７のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、断続的に照射される上記領域からの上記光を検出するように構成された上記フォトダイオードをさらに含むように構成されてよい。
【００４４】
実施例９において、実施例１から８のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記フォトダイオードからの光電流を増幅して上記時変入力信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器をさらに含むように構成されてよい。
【００４５】
実施例１０において、実施例１から９のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、一定のＤＣ電圧を上記トランスインピーダンス増幅器に供給するように構成された基準電圧源をさらに含むように構成されてよい。
【００４６】
実施例１１において、実施例１から１０のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記時変出力信号を増幅して、増幅された時変出力信号を生成するように構成された二次利得段をさらに含むように構成されてよい。
【００４７】
実施例１２において、実施例１から１１のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記制御装置がさらに、増幅された上記時変出力信号を受けるように構成されるように構成されてよい。
【００４８】
実施例１３において、システムが、断続的に照射される領域を断続的に照射するために配置された発光ダイオードと、照射トリガ電圧を特定の閾値電圧より小さい第１の電圧から上記特定の閾値電圧より大きい第２の電圧に切り換えることで、上記発光ダイオードをオンにするように構成された制御装置であって、上記制御装置はさらに、上記照射トリガ電圧を上記第２の電圧から上記第１の電圧に切り換えることで、上記発光ダイオードをオフにするように構成される、制御装置と、断続的に照射される上記領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードと、上記フォトダイオードからの光電流を増幅して、時変入力信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器と、上記照射トリガ電圧及び上記時変入力信号を受け、時変出力信号を生成するように構成された復調器であって、上記時変出力信号は、上記領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の上記時変入力信号であり、上記領域が照射されていない間は時不変接地信号である、復調器と、上記時変出力信号を増幅して、増幅された時変出力信号を生成するように構成された二次利得段とを含んでよく、上記制御装置はさらに、増幅された上記時変出力信号を受けるように構成される。
【００４９】
実施例１４において、実施例１３に記載のシステムは任意選択で、一定のＤＣ電圧を上記トランスインピーダンス増幅器に供給するように構成された基準電圧源をさらに含むように構成されてよい。
【００５０】
実施例１５において、実施例１３から１４のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記復調器が、上記時変入力信号を受けるように構成された入力部を有するコンデンサと、接続点で上記コンデンサの出力部に電気的に接続された入力部を有する抵抗器であって、上記時変出力信号を生成するように構成された出力部を有する、抵抗器と、上記領域が照射されていない間は上記接続点を接地接続するように構成されたスイッチとを含むように構成されてよい。
【００５１】
実施例１６において、実施例１３から１５のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記照射トリガ電圧が、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含み、上記パルスの立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しいように構成されてよい。
【００５２】
実施例１７において、実施例１３から１６のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記パルスの継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しいように構成されてよい。
【００５３】
実施例１８において、方法が、時変入力信号を受ける段階であって、上記時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力である、段階と、上記領域が照射されている間は上記時変入力信号を高域フィルタリングする段階と、上記領域が照射されていない間は上記時変入力信号を接地する段階と、上記領域が照射されている間は上記高域フィルタリングされた状態の上記時変入力信号を含む時変出力信号を生成し、上記領域が照射されていない間は接地電圧を生成する段階とを含んでよい。
【００５４】
実施例１９において、実施例１８に記載の方法は任意選択で、断続的に照射される上記領域への照射が、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含むように構成されてよい。
【００５５】
実施例２０において、実施例１８から１９のいずれか１つに記載の方法は任意選択で、上記パルスの立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しいように構成されてよい。
【００５６】
実施例２１において、実施例１８から２０のいずれか１つに記載の方法は任意選択で、上記パルスの継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しいように構成されてよい。
【００５７】
実施例２２において、システムが、時変入力信号を受けるための手段であって、上記時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力である、手段と、上記領域が照射されている間は上記時変入力信号を高域フィルタリングするための手段と、上記領域が照射されていない間は上記時変入力信号を接地するための手段と、上記領域が照射されている間は上記高域フィルタリングされた状態の上記時変入力信号を含む時変出力信号を生成し、上記領域が照射されていない間は接地電圧を生成するための手段とを含んでよい。
【００５８】
実施例２３において、実施例２２に記載のシステムは任意選択で、断続的に照射される上記領域への照射が、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含むように構成されてよい。
【００５９】
実施例２４において、実施例２２から２３のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記パルスの立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しいように構成されてよい。
【００６０】
実施例２５において、実施例２２から２４のいずれか１つに記載のシステムは任意選択で、上記パルスの継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しいように構成されてよい。
【００６１】
これらの非限定的な実施例のそれぞれは独立していてよく、又は様々な置換若しくは組み合わせで、他の実施例のうち１つ若しくは複数と組み合わされてもよい。
【００６２】
上記の詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付図面への参照を含む。これらの図面は、説明図として、本発明が実施され得る特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、本明細書において「実施例」とも呼ばれる。そのような実施例は、示された又は説明された実施例に加えて複数の要素を含んでよい。しかしながら、本発明者らは、示された又は説明されたこれらの要素だけが提供される実施例も企図している。さらに、本発明者らは、特定の実施例（あるいは、それらの実施例の１つ又は複数の態様）に関して、又は本明細書において示された又は説明された他の実施例（あるいは、それらの実施例の１つ又は複数の態様）に関して、示された又は説明されたこれらの要素（あるいは、これらの要素の１つ又は複数の態様）のあらゆる組み合わせ又は置換を用いる実施例も企図している。
【００６３】
本文書と参照により組み込まれたあらゆる文書との間に一貫性がない使用例がある場合には、本文書の使用例が優先される。
【００６４】
本文書では、特許文書では一般的なことであるが、「１つの（「ａ」又は「ａｎ」）」という用語が、１つ又は１つより多くを含むように用いられており、「少なくとも１つ」又は「１つ又は複数」の任意の他の事例又は使用例から独立している。本文書では、「又は」という用語は、非排他的論理和を意味するのに用いられており、これにより、「Ａ又はＢ」には、別段の指示がない限り、「ＡはあるがＢはない」、「ＢはあるがＡはない」、「Ａ及びＢがある」が含まれる。本文書では、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」及び「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ（ここで）」という用語が、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」及び「ｗｈｅｒｅｉｎ（ここで）」というそれぞれの用語と均等な平易な英語として用いられている。また、以下の特許請求の範囲では、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」という用語は非限定であり、すなわち、請求項においてそのような用語の後に列挙された要素に加えて、他の要素を含むシステム、装置、物品、構成物、製法、又はプロセスも、依然として当該請求項の範囲内に含まれるものとみなされる。さらに、以下の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」、「第３の」などの用語が単なるラベルとして用いられており、これらの対象に数的要件を課すことを意図するものではない。
【００６５】
本明細書で説明される方法例は、少なくとも部分的に機械又はコンピュータによって実装されてよい。例によっては、上記の例で説明されたような方法を実行する電子装置を構成するように動作可能な命令で符号化された、コンピュータ可読媒体又は機械可読媒体を含んでよい。そのような方法の実装には、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コードなどのコードが含まれてよい。そのようなコードには、様々な方法を実行するためのコンピュータ可読命令が含まれてよい。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成し得る。さらに、一例において、コードは、実行中又はその他の時などに、１つ又は複数の揮発性、非一時的、若しくは不揮発性の有形のコンピュータ可読媒体に物理的に格納されてよい。これらの有形のコンピュータ可読媒体の例には、限定されないが、ハードディスク、着脱可能な磁気ディスク、着脱可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスク及びデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカード又はメモリスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）などが含まれてよい。
【００６６】
上記の説明は例示的であることを意図しており、限定的であることを意図していない。例えば、上述された複数の例（あるいは、それらの例の１つ又は複数の態様）を、互いに組み合わせて用いてよい。他の実施形態が、上記の説明を検討する際に、当業者などによって用いられてよい。読者が技術的開示の特徴を手早く確認できるように、要約書が提供されている。要約書は、特許請求の範囲又は意味を解釈したり限定したりするのに用いられることはないという理解のもとで提出されている。また、上記の詳細な説明では、本開示を簡素化するために様々な特徴が共にグループ化されることがある。このことは、開示された未請求の特徴が、あらゆる請求項に不可欠であることを意図していると解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、開示された特定の実施形態の全ての特徴より少ないところにあってよい。したがって、以下の特許請求の範囲は、本明細書によって、実施例又は実施形態として詳細な説明に組み込まれており、各請求項は別個の実施形態として独立している。さらに、そのような実施形態は、様々な組み合わせ又は置換を用いて互いに組み合わされてよいことが企図されている。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、そのような特許請求の範囲が権利を与えられている均等物の全範囲と共に参照して決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月18日(2018.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時変入力信号を受けるように構成された入力部を有するコンデンサであって、前記時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力である、コンデンサと、
接続点で前記コンデンサの出力部に電気的に接続された入力部を有する抵抗器であって、時変出力信号を生成するように構成された出力部を有する、抵抗器と、
前記領域が照射されていない間は前記接続点を接地接続するように構成されたスイッチとを備え、
前記時変出力信号は、前記領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の前記時変入力信号であり、前記領域が照射されていない間は時不変接地信号である、装置。
【請求項２】
照射トリガ電圧が特定の閾値電圧を超えた場合に、前記領域は照射され、
前記スイッチは、前記照射トリガ電圧が前記特定の閾値電圧より低い場合に、前記接続点を接地接続するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記照射トリガ電圧を生成するように構成された制御装置をさらに備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記照射トリガ電圧は、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記パルスは、立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記パルスは、継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
断続的に照射される前記領域を断続的に照射するために配置された発光ダイオードをさらに備え、
前記制御装置はさらに、前記制御装置が前記照射トリガ電圧を前記特定の閾値電圧より小さい第１の電圧から前記特定の閾値電圧より大きい第２の電圧に切り換えるときに、前記発光ダイオードをオンにするように構成され、
前記制御装置はさらに、前記制御装置が前記照射トリガ電圧を前記第２の電圧から前記第１の電圧に切り換えるときに、前記発光ダイオードをオフにするように構成される、請求項３から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
断続的に照射される前記領域からの前記光を検出するように構成された前記フォトダイオードをさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記フォトダイオードからの光電流を増幅し、前記時変入力信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器をさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
一定のＤＣ電圧を前記トランスインピーダンス増幅器に供給するように構成された基準電圧源をさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記時変出力信号を増幅して、増幅された時変出力信号を生成するように構成された二次利得段をさらに備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御装置はさらに、増幅された前記時変出力信号を受けるように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
断続的に照射される領域を断続的に照射するために配置された発光ダイオードと、
照射トリガ電圧を特定の閾値電圧より小さい第１の電圧から前記特定の閾値電圧より大きい第２の電圧に切り換えることで、前記発光ダイオードをオンにするように構成された制御装置であって、前記制御装置はさらに、前記照射トリガ電圧を前記第２の電圧から前記第１の電圧に切り換えることで、前記発光ダイオードをオフにするように構成される、制御装置と、
断続的に照射される前記領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードと、
前記フォトダイオードからの光電流を増幅して、時変入力信号を生成するように構成されたトランスインピーダンス増幅器と、
前記照射トリガ電圧及び前記時変入力信号を受け、時変出力信号を生成するように構成された復調器であって、前記時変出力信号は、前記領域が照射されている間は高域フィルタリングされた状態の前記時変入力信号であり、前記領域が照射されていない間は時不変接地信号である、復調器と、
前記時変出力信号を増幅して、増幅された時変出力信号を生成するように構成された二次利得段とを備え、
前記制御装置はさらに、増幅された前記時変出力信号を受けるように構成される、システム。
【請求項１４】
一定のＤＣ電圧を前記トランスインピーダンス増幅器に供給するように構成された基準電圧源をさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記復調器は、
前記時変入力信号を受けるように構成された入力部を有するコンデンサと、
接続点で前記コンデンサの出力部に電気的に接続された入力部を有する抵抗器であって、前記時変出力信号を生成するように構成された出力部を有する、抵抗器と、
前記領域が照射されていない間は前記接続点を接地接続するように構成されたスイッチとを含む、請求項１３又は１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記照射トリガ電圧は、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含み、
前記パルスは、立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記パルスは、継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
時変入力信号を受ける段階であって、前記時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力である、段階と、
前記領域が照射されている間は前記時変入力信号を高域フィルタリングする段階と、
前記領域が照射されていない間は前記時変入力信号を接地する段階と、
前記領域が照射されている間は前記高域フィルタリングされた状態の前記時変入力信号を含む時変出力信号を生成し、前記領域が照射されていない間は接地電圧を生成する段階とを備える、方法。
【請求項１９】
断続的に照射される前記領域への照射は、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記パルスは、立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記パルスは、継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
時変入力信号を受けるための手段であって、前記時変入力信号は、断続的に照射される領域からの光を検出するように構成されたフォトダイオードの増幅出力である、手段と、
前記領域が照射されている間は前記時変入力信号を高域フィルタリングするための手段と、
前記領域が照射されていない間は前記時変入力信号を接地するための手段と、
前記領域が照射されている間は前記高域フィルタリングされた状態の前記時変入力信号を含む時変出力信号を生成し、前記領域が照射されていない間は接地電圧を生成するための手段とを備える、システム。
【請求項２３】
断続的に照射される前記領域への照射は、時不変パルス間隔と時不変パルス継続時間とを有する一連のパルスを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記パルスは、立ち上がりエッジ間の間隔が１２５ミリ秒より短い又はそれに等しく、継続時間が１０ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記パルスは、継続時間が１ミリ秒より短い又はそれに等しい、請求項２４に記載のシステム。
【国際調査報告】
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